(57)【要約】  本開示は、タイヤに埋め込まれた異物を観察することができるカメラと、近接センサと、いつから異物がタイヤに埋め込まれているかを判定し、所定期間後にユーザに警告することができるプロセッサと、を有する、スマートタイヤ穿刺フィードバックシステムに関する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのホイールと、ベルトを含む少なくとも１つのタイヤとを有する車両用の電磁穿刺検出システムであって、
トランスデューサであって、
前記タイヤが動作しているときに磁場源によって生成される磁場に敏感であり、かつ前記磁場の大きさに対応する電気信号を出力する、トランスデューサと、
前記トランスデューサから送信された前記信号を受信し、前記磁場が所定の閾値を超えて変化するときに警告を送信するように構成されたプロセッサと、を備える、電磁穿刺検出システム。
【請求項２】
前記警告を送信するための前記プロセッサと通信する通信サブシステムを更に備える、請求項１に記載の穿刺検出システム。
【請求項３】
前記通信サブシステムが、直接無線周波数プロトコルを利用する、請求項２に記載の穿刺検出システム。
【請求項４】
前記プロセッサにアクセス可能な、磁場基準データを含む基準テーブルを更に備える、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項５】
前記タイヤが、ＲＦＩＤチップと、前記ＲＦＩＤチップの近接を検出することができる近接センサと、を含む、請求項４に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項６】
前記プロセッサが、前記磁場センサ及び前記近接センサからの履歴データに基づいて、前記基準テーブルに値を挿入する、請求項５に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項７】
前記警告を送信するための通信サブシステムを更に備える、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項８】
前記磁場源が、前記ホイールに付着されるように構成された１つ以上の磁石である、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項９】
前記磁場源が、シャフトを有する電磁モータであり、前記電磁モータの前記シャフトが、前記ホイールに回転固定されている、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項１０】
前記磁場源が、前記タイヤベルト内に位置する１本以上の金属コードである、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項１１】
タイヤ内の穿刺を検出するための方法であって、
タイヤ内に埋め込まれた異物の存在を感知するステップと、
前記タイヤの回転を測定するステップと、
前記異物が所定のタイヤ回転数の間、前記タイヤ内に留まるか否かを追跡するステップと、
前記所定の回転数に到達又はそれを超過した場合に、前記異物の存在を運転者に警告するステップと、を含む、方法。
【請求項１２】
前記警告するステップが、直接無線周波数プロトコルを用いて実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記感知するステップが、光センサを用いて実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記測定ステップが、ＲＦＩＤチップ及び近接センサを用いて実行される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１５】
前記警告が、車両のディスプレイパネルに送信される、請求項１１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、タイヤ内の穿刺を検出するためのシステムに関する。より具体的には、本開示は、タイヤに埋め込まれた異物を検出し、異物の存在を運転者に警告するシステムを含む。
【背景技術】
【０００２】
異物がタイヤに埋め込まれると、異物が取り外されない場合、タイヤに経時的に損傷を引き起こす可能性がある。いくつかの例では、運転者は、物体がタイヤに埋め込まれていることに気付いていない場合がある。例えば、今日製造されるいくつかのタイヤは、穿刺の際にタイヤが空気圧を失うことを防止するシーラントを含む。これらのタイヤは、タイヤ圧力監視システム（「Ｔｉｒｅ  Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍ、ＴＰＭＳ」）を含み得るが、ＴＰＭＳシステムは、圧力の変化のみを検出するため、運転者に穿刺警報を提供することができない。したがって、空気圧の変化のみに依拠するのではないタイヤ内の異物を検出することの必要性が存在する。
【発明の概要】
【０００３】
一実施形態では、タイヤ用の穿刺検出システムは、車両のホイールウェル内に装着されたカメラを含み、カメラは、タイヤ内に埋め込まれた物体から反射された光を検出することができる。システムは、近接センサと、プロセッサと、を更に含む。プロセッサは、カメラ及び近接センサと通信し、異物がタイヤ内に埋め込まれていることをカメラが検出したときに、ユーザに警告を送信することができる。
【０００４】
穿刺検出システムは、有線接続を介して、又は直接無線周波数プロトコルを介して警告を送信することができる通信サブシステムを更に含み得る。システムは、ＲＦＩＤチップが近接センサからある特定の近接度内に来たときに、近接センサによって検出されるＲＦＩＤチップを含み得る。プロセッサは、所定のタイヤ回転数にわたって異物がタイヤ内に存在していると判定したときに警告を送信し得る。この実施形態のカメラは、保護ケース内に更に収納され得、システムは、タイヤの表面に光を提供し得る光源を含み得る。
【０００５】
別の実施形態では、電磁穿刺検出システムは、スチールコードを有するタイヤを有する車両用に設計されている。システムは、スチールコードによって生成される磁場に敏感なトランスデューサを含み、トランスデューサは、磁場の大きさに対応する電気信号を出力する。システムは、トランスデューサから信号を受信するように構成され、かつ電気信号が所定の閾値外に変動するときに警告を送信するように構成されたプロセッサを更に含む。
【０００６】
この実施形態では、電磁穿刺検出システムは、プロセッサにアクセス可能な電気信号基準データを有する参照テーブルを更に含み得、ＲＦＩＤチップ及び近接センサを含み得る。この実施形態では、プロセッサは、磁気又は回転センサ及び近接センサからの履歴データに基づいて、基準テーブルに値を書き込み得る。システムは、警告を送信するための通信サブシステムを更に含み得る。磁場は、ホイールに付着されるように構成された１つ以上の磁石、電磁モータ、又はタイヤベルト内に配置された１つ以上の金属コードによって発生され得る。
【０００７】
更に別の実施形態では、タイヤ内の穿刺を検出する方法は、タイヤに埋め込まれた異物の存在を感知するステップと、タイヤの回転数を測定するステップと、所定のタイヤ回転数にわたって異物がタイヤ内に留まるか否かを追跡するステップと、を含む。この方法は、所定のタイヤ回転数に到達又はそれを超過した場合に、運転者に異物の存在を警告する。
【０００８】
警告するステップは、直接無線周波数プロトコルを用いて実行され得、感知ステップは、光学センサを用いて実行され得る。測定ステップは、ＲＦＩＤチップ及び近接センサを用いて実行され得る。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
添付の図面では、以下の詳細な説明と共に、特許請求される本発明の例示的実施形態を説明する構造が図示される。同様の要素は、同一の参照番号で特定される。単一の構成要素として示される要素は、複数の構成要素に置き換えられてもよく、複数の構成要素として示されている要素は、単一の構成要素に置き換えられてもよいことが理解されるべきである。図面は正確な縮尺ではなく、特定の要素の比率が説明のために誇張されている場合がある。
【００１０】
【図１】タイヤ内の異物を検出するためのシステムの一実施形態を有するタイヤの断面図である。
【図２】タイヤ内の異物を検出するためのシステムの別の実施形態を有するタイヤの断面図である。
【図３】タイヤ内の異物を検出するためのシステムの更に別の実施形態を有するタイヤの断面図である。
【図４】タイヤ内の異物を検出するためのシステムの更に別の実施形態を有するタイヤの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下は、本明細書において採用される選択用語の定義を含む。定義は、用語の範囲内にあり、そして、実施のために使用され得る構成要素の様々な例又は形式を含む。例は、限定的であることを意図しない。用語の単数形及び複数形は、いずれも定義の範囲内であってよい。
【００１２】
「軸方向の」及び「軸方向に」は、タイヤの回転軸と平行する方向を指す。
【００１３】
「周方向の」及び「周方向に」は、軸方向に対して垂直であるトレッドの表面の外周部に沿って延在する方向を指す。
【００１４】
「赤道面」は、タイヤの回転軸に対して垂直であり、タイヤのトレッドの中心部を通る平面を指す。
【００１５】
「トレッド」は、標準的な膨張度及び負荷において、道路と接触するタイヤの部分を指す。
【００１６】
本明細書では、方向は、タイヤの回転軸を基準にして述べられる。「上向きの」及び「上向きに」という用語は、タイヤのトレッドに向かう一般方向を指し、「下向きの」及び「下向きに」は、タイヤの回転軸に向かう一般方向を指す。したがって、「上部の」及び「下部の」又は「頂部の」及び「底部の」など相対的な方向用語が要素に関連して使用されるとき、「上部の」又は「頂部の」要素は、「下部」又は「底部」の要素よりもトレッドに近い位置に離間配置される。加えて、「上」又は「下」など相対的な方向用語が要素に関連して使用されるとき、別の要素の「上」にある要素は、他の要素よりもトレッドに近い。
【００１７】
「内側の」及び「内側に」という用語は、タイヤの赤道面に向かう一般方向を指し、「外側の」及び「外側に」は、タイヤの赤道面から離れ、タイヤのサイドウォールに向かう一般方向を指す。したがって、「内部」及び「外部」など相対的な方向用語が要素と関連して使用されるとき、「内部」要素は、「外部」要素よりもタイヤの赤道面の近くに離間配置される。
【００１８】
以下の説明で使用される同様の用語によって一般的なタイヤ構成要素が説明されるが、これらの用語が若干異なる含意を有するため、当業者は、以下の用語のうちのいずれか１つが、一般的なタイヤ構成要素の説明に使用される別の用語と紛れもなく互換性があるとはみなさないであろうことが理解される。
【００１９】
図１は、タイヤ１００内の異物を検出するためのシステムの一実施形態を有するタイヤ１００の断面図を示す。図示した実施形態では、カメラ１１０は、タイヤ１００のトレッドに埋め込まれた物体１２０の存在を検出する。タイヤ１００に埋め込まれ得る物体１２０としては、石、爪、金属片、ボルト、プラスチック等が挙げられる。
【００２０】
タイヤ１００は、ホイールウェル１３０内の切欠図に示されている。カメラ１１０は、車両のホイールウェル１３０内に装着され、タイヤ１００の表面を見ることができるように配置される。この実施形態のカメラ１１０は、カメラ１１０が泥水、流体、石、他の路上ハザードなどによって損傷しないように保護する保護ケース１４０内に収容されている。保護ケース１４０の少なくとも一部は、カメラの範囲を遮らないように透明である。カメラ１１０は、物体の光反射の明るさに基づいてタイヤ１００にくっついた物体１２０を検出するために使用することができる。
【００２１】
このシステムはまた、タイヤ１００に取り付けられた電子デバイス１５０（例えば、ＲＦＩＤチップ、送信機など）と、いつ電子デバイス１５０が近接センサ１６０のそばを通過したかを検出することができる対応する近接センサ１６０と、を含む。近接センサ１６０は、所与の時間におけるタイヤ１００の回転の配向を決定するようにプロセッサ１７０に接続されている。代替的な実施形態では、他の位置追跡システムが用いられてもよい。例えば、エンコーダ又は他のセンサを用いて、車の車軸又はホイールの回転の配向を追跡してもよい。次いで、タイヤの回転配向は、車軸又はホイールの配向に基づいて決定することができる。
【００２２】
近接センサ１６０及びプロセッサ１７０は、タイヤ回転数に関して、いつから物体１２０がタイヤ１００上の同じ箇所に固定されているかを追跡するように、カメラ１１０に接続される。例えば、プロセッサ１７０は、近接センサ１６０及びカメラ１１０から、タイヤ回転数及び物体１２０の存在に関する情報をそれぞれ取得する。プロセッサ１７０は、物体１２０が所定の時間長にわたってタイヤ１００内に埋め込まれていたことを計算すると、警報メッセージを運転者に送る。一実施形態では、所定の時間長は、タイヤ１００の１００回転などの固定数である。代替的な実施形態では、所定の時間長は、検出される物体のサイズ、タイヤの年数、又は他の要因に応じて様々であってもよい。
【００２３】
警報メッセージは、自動車のディスプレイパネル内の光の形態を採ることができる。加えて、又は代替的に、警報メッセージは、直接無線周波数プロトコルを介して、若しくは電話ネットワークを介してユーザの携帯電話にテキスト、視覚警告、若しくは可聴警告として送信することができ、又は任意の数の他の形態を採ることができる。メッセージを送信するために、プロセッサ１７０は、警報メッセージをディスプレイパネル、携帯電話、又は別の場所に中継する通信サブシステム１８０に接続されてもよい。通信サブシステム１８０は、例えば、車両のディスプレイパネルに結線接続することができ、又は無線周波数プロトコルを通じて無線で通信することができる。
【００２４】
光源１９０は、任意選択的に、ホイールウェル１３０内に設けられてもよく、これは、タイヤ１００の表面に光を提供する。このようにして、穿刺検出システムは、天然光源の不在下で機能する。
【００２５】
各構成要素は、車両の内部バッテリーによって、複数の専用電源から、又は単一の専用電源から給電することができる。
【００２６】
他の代替的な実施形態（図示せず）では、カメラの周囲の保護ケースは、省略することができる。他の代替的な実施形態（図示せず）では、赤外線センサ、Ｘ線、又は分光計を含むがこれらに限定されない異なる光学センサを、カメラの代わりに使用することができる。他の代替的な実施形態（図示せず）では、他の種類のホイール速度センサを使用して、タイヤ回転数を追跡することができる。
【００２７】
図２は、タイヤ２００内の異物を検出するためのシステムの代替的な実施形態を有するタイヤ２００の断面図を示す。タイヤ２００は、ホイールウェル２１０内に配置され、速度センサ２２０が、ホイールウェル２１０に装着される。電子デバイス２３０は、タイヤ２００に装着される。速度センサ２２０は、電子デバイス２３０が速度センサ２２０のそばを通過するときに電子デバイス２３０を検出する。
【００２８】
電磁システムはまた、ホイール２５０に接続されたシャフトを有する電磁モータ２４０を含む。モータ２４０はまた、ホイール領域内又は車両の別セクション内のいずれかに配置されるプロセッサ２６０に接続される。モータ２４０のシャフトは、ホイール２５０が回転すると回転し、それによってモータ２４０に磁場を発生させる。
【００２９】
トランスデューサ２７０もまた、ホイールウェル２１０の頂部に配置される。トランスデューサ２７０は、モータ２４０によって発生した磁場を測定し、磁場に対応する電気信号を生成する。トランスデューサ２７０は、電気信号をプロセッサ２６０に送る。
【００３０】
代替的な実施形態（図示せず）では、トランスデューサは、ホイールを中心として回転することなく、ホイールの周りに延在するリングに装着することができる。このようにして、トランスデューサは、ホイールが回転する間、ホイールの上部に留まる。
【００３１】
プロセッサ２６０はまた、速度センサ２２０と通信し、これは、電子デバイス２３０が速度センサ２２０のそばを通過する頻度に基づいて、プロセッサが、タイヤ速度を決定することを可能にする。プロセッサ２６０は、メモリ（図示せず）内に配置された基準テーブルにアクセスし、プロセッサは、様々な速度におけるタイヤ２００の磁場の強度を示すデータを書き込む。プロセッサは、様々な速度におけるタイヤの磁場に関するトランスデューサ２７０からの情報を使用して、対応する値を基準テーブルに書き込む。代替的に、基準テーブルは、事前に値が格納されていてもよい。
【００３２】
車両の運転中、速度センサ２２０は、タイヤ回転速度を測定し、トランスデューサは、タイヤの磁場をその速度で測定する。次いで、プロセッサ２６０は、磁場の測定値を、測定された速度の基準テーブルに格納された期待値と比較する。タイヤ２００内の金属異物は、モータ２４０によって発生する磁場を妨害するであろう。したがって、プロセッサ２６０は、所定の閾値を超える磁場の分散を検出すると、通信サブシステム２８０を使用してユーザに通知する。通信サブシステム２８０は、例えば、車両のディスプレイパネルに結線接続することができ、又は無線周波数プロトコルを通じて無線で通信することができる。
【００３３】
他の代替的な実施形態（図示せず）では、モータのシャフトは、リンケージ又はギアシステムを介してホイールに接続することができ、モータは、ホイールから遠隔に配置することができる。他の代替的な実施形態（図示せず）では、トランスデューサは、ホイールハブ、ホイールリム、若しくは側面上などの他の領域内に配置されてもよく、又はホイールウェル上に配置されてもよい。
【００３４】
図３は、磁場の変化を検出するための別の代替的なシステムを有するタイヤ３００を示す。この実施形態では、タイヤ３００は、ホイールウェル３１０内に配置され、タイヤ３００は、複数のスチールベルト３２０を含む。速度センサ３３０は、ホイールウェル３１０に装着される。電子デバイス３４０は、タイヤ３１０に装着され、速度センサ３３０は、電子デバイス３４０がセンサ３３０のそばを通過するときに電子デバイス３４０の存在を検出する。速度センサ３３０は、プロセッサ３６０と通信する。プロセッサ３６０は、図２に関して上述したように、プロセッサ２６０と同様に機能する。代替的な実施形態（図示せず）では、電子デバイスは、ホイール３５０に装着される。
【００３５】
トランスデューサ３７０は、ホイールウェル３１０上に配置され、プロセッサ３６０と通信する。代替的な実施形態（図示せず）では、トランスデューサは、リム上若しくは側面などのホイール上の他の領域内に配置されてもよく、又はホイールウェル上に配置されてもよい。
【００３６】
代替的な実施形態（図示せず）では、トランスデューサは、ホイールと共に回転しないホイールの周りに延在するリングに装着することができる。このようにして、トランスデューサは、ホイールが回転する間、ホイールの上部に留まる。
【００３７】
タイヤ３００内に配置された回転ベルト３２０によって、磁場が発生する。磁場は、タイヤ３００内に詰まった材料によって妨害され得る。このような外乱は、トランスデューサ３７０によって検出され、トランスデューサ３７０は、図２に関して上述したのと同じ様式で外乱をプロセッサ３６０に報告する。フラットタイヤも、ベルト３２０によって生成された磁場に対する外乱を引き起こすことになる。
【００３８】
プロセッサ３６０は、磁場の測定値を、測定された速度の基準テーブルに格納された期待値と比較する。プロセッサ３６０は、所定の閾値を超える磁場の分散を検出すると、通信サブシステム３８０を使用してユーザに通知する。通信サブシステム３８０は、例えば、車両のディスプレイパネルに結線接続することができ、又は無線周波数プロトコルを通じて無線で通信することができる。
【００３９】
図４は、磁場の変化を検出するためのシステムの更に別の実施形態を有するタイヤ４００を示す。速度センサ４１０は、ホイールウェル４２０上に配設され、電子デバイス４３０は、タイヤ４００内に配設される。速度センサ４１０及び電子デバイス４３０は、図２に関して上述したものと実質的に同じ方法で機能する。
【００４０】
この実施形態では、ホイール４４０は、ホイールが動作しているときに磁場を発生させる複数の磁石４５０を含む。磁石４５０は、溶接、接着剤の使用、又は機械的締結を含むがこれらに限定されない任意の様式でホイールに付着させることができる。トランスデューサ４６０はまた、ホイール４４０に結合されている。トランスデューサ４６０は、上記と実質的に同じ様式で機能し、金属材料がタイヤ４００内に詰まったときに磁場の変化を検出することができる。
【００４１】
速度センサ４１０及びトランスデューサ４６０は、通信サブシステム４８０と信号通信するプロセッサ４７０と通信する。プロセッサ４７０及び通信サブシステム４８０は、上記と実質的に同じ様式で機能する。
【００４２】
代替的な実施形態（図示せず）では、任意の数の磁石をホイールに付着させることができ、タイヤが動作しているときに磁場を発生させるように任意の位置に付着させることができる。代替的な実施形態（図示せず）では、トランスデューサは、ホイール上、タイヤ内、又はホイールウェル上の他箇所などの他の場所に配置することができる。
【００４３】
「含む（ｉｎｃｌｕｄｅｓ）」又は「含むこと（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語が請求項で移行句として用いられる際の解釈と同様に包括的であることが意図される。更に、「又は（ｏｒ）」という用語が用いられる範囲において（例えば、Ａ又はＢなど）、「Ａ又はＢ、又はＡとＢの両方とも」を意味することが意図されている。本出願人らが「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」を示すことを意図する場合、「Ａ又はＢの両方ではなく一方のみ」という用語が用いられるであろう。したがって、本明細書における「又は」という用語の使用は、排他的ではなく、包含的である。Ｂｒｙａｎ  Ａ．Ｇａｒｎｅｒ，Ａ  Ｄｉｃｔｉｏｎａｒｙ  ｏｆ  Ｍｏｄｅｒｎ  Ｌｅｇａｌ  Ｕｓａｇｅ  ６２４（２ｄ．Ｅｄ．１９９５）を参照されたい。また、「中（ｉｎ）」又は「中へ（ｉｎｔｏ）」という用語が、本明細書又は特許請求の範囲において使用される範囲において、「上（ｏｎ）」又は「上へ（ｏｎｔｏ）」を更に意味することが意図される。更に、「接続する（ｃｏｎｎｅｃｔ）」という用語が本明細書又は特許請求の範囲において使用される限りにおいて、「と直接接続する（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」ことだけではなく、別の構成要素を介して接続することなどのように「と間接的に接続する（ｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」ことも意味することが意図される。
【００４４】
本出願をその実施形態の記述によって説明し、またその実施形態をかなり詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲をこのような詳細に制限するか、又はいかなる形でも限定することは、出願人の本意ではない。更なる利点及び改良が、当業者には容易に明らかとなるであろう。したがって、そのより広い態様における本出願は、示され説明される、特定の詳細、例示的な装置及び方法、並びに例示の実施例に限定されない。このため、出願人の一般的な発明概念の趣旨又は範囲から逸脱することなく、このような詳細からの逸脱がなされ得る。
【図１】
2019537028.tif 000003
【図２】
2019537028.tif 000004
【図３】
2019537028.tif 000005
【図４】
2019537028.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月20日(2019.3.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つのホイールと、ベルトを含む少なくとも１つのタイヤとを有する車両用の電磁穿刺検出システムであって、
トランスデューサであって、
前記タイヤが動作しているときに磁場源によって生成される磁場に敏感であり、かつ前記磁場の大きさに対応する電気信号を出力する、トランスデューサと、
前記トランスデューサから送信された前記信号を受信し、前記磁場が所定の閾値を超えて変化するときに警告を送信するように構成されたプロセッサと、を備える、電磁穿刺検出システム。
【請求項２】
前記警告を送信するための前記プロセッサと通信する通信サブシステムを更に備える、請求項１に記載の穿刺検出システム。
【請求項３】
前記磁場源が、前記ホイールに付着されるように構成された１つ以上の磁石である、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項４】
前記磁場源が、シャフトを有する電磁モータであり、前記電磁モータの前記シャフトが、前記ホイールに回転固定されている、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【請求項５】
前記磁場源が、前記タイヤベルト内に位置する１本以上の金属コードである、請求項１に記載の電磁穿刺検出システム。
【国際調査報告】
2019537028.tif 000007
2019537028.tif 000008